鋼筋混凝土蓋板涵加固畢業(yè)設(shè)計

1、<p><b>　　畢業(yè)論文（設(shè)計）</b></p><p>　　題目： 鐵路蓋板涵病害整治與加固設(shè)計</p><p>　　姓 名： </p><p>　　學(xué) 號： </p><p>　　學(xué) 院：

2、 土木工程學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè)： 土木工程 </p><p>　　班 級： </p><p>　　指導(dǎo)老師： </p><p>　　xx線k279+848 ——1—3m蓋板涵加固設(shè)計</p

3、><p>　　專業(yè)：土木工程 姓名： 指導(dǎo)教師： </p><p>　　摘 要： 本設(shè)計為跨徑3m鋼筋混凝土蓋板涵的加固設(shè)計，綜合考慮安全，適用，經(jīng)濟，美觀等因素，對其采用嵌套鋼筋混凝土框架涵的方法進行加固。施工時直接在原有蓋板涵中現(xiàn)澆施工，待頂板混凝土達到設(shè)計強度的80％后再在框架涵頂板與原蓋板底面之間填充干硬性混凝土，使框架涵與蓋板涵形成一個整體變形結(jié)構(gòu)。

4、</p><p>　　設(shè)計中先對既有蓋板涵進行承載力驗算，然后對后加固結(jié)構(gòu)進行抗彎，抗剪，裂縫寬度，撓度等進行驗算。</p><p>　　關(guān)鍵詞: 鋼筋混凝土蓋板涵，鋼筋混凝土框架涵，承載力</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　The design of 1-4 m reinf

5、orcement design of reinforced concrete slab culvert, comprehensive consideration of safety, applicable, economic, beautiful, its use nested method to reinforce rc frame culvert.Construction in the original slab culvert c

6、onstruction directly, after waiting for roof concrete meet the design strength again in the framework with the original flat bottom between filling culvert roof harsh concrete, guarantee the reliable delivery of force, a

7、fter the reinforced structure to ac</p><p>　　Key words: Reinforced concrete frame culvert, Bearing capacity</p><p>　　第1章 基本設(shè)計資料及要求5</p><p><b>　　1.1工程概況5</b></p>

8、<p>　　1.2設(shè)計依據(jù)：8</p><p>　　1.3相關(guān)技術(shù)標準及參數(shù)：8</p><p>　　第2章 既有蓋板涵承載力評估9</p><p>　　2.1既有蓋板涵病害9</p><p>　　2.1.1 活載分布問題9</p><p>　　2.1.2　撓度問題10</p>

9、<p>　　2.1.3 蓋板保護層及帽石問題11</p><p>　　2.1.4　地基問題11</p><p>　　2.1.5　兩側(cè)路基下沉問題11</p><p>　　2.2針對目前狀況原因分析12</p><p>　　2.2.1　涵上軌道結(jié)構(gòu)的變化12</p><p>　　2.2.2　既有線提

10、速、重載化發(fā)展帶來的影響12</p><p>　　2.2.3　蓋板疲勞和荷載的影響13</p><p>　　2.2.4 涵洞墻身劣化的影響13</p><p>　　2.3.既有蓋板承載力計算（一）14</p><p>　　2.3.1荷載計算14</p><p>　　2.3.2內(nèi)力計算15</p>

11、;<p>　　2.3.3既有蓋板鋼筋布置情況簡介17</p><p>　　2.3.4對既有結(jié)構(gòu)進行承載力驗算17</p><p>　　2.4既有蓋板承載力計算（二）18</p><p>　　第3章 加固方案比選29</p><p>　　3.1 橋型選取的原則29</p><p>　　3.2橋型的

12、方案比選29</p><p>　　3.2.2加固方案二：頂進框架涵加固29</p><p>　　3.2.3加固方案三：體外預(yù)應(yīng)力加固既有鋼筋混凝土蓋板30</p><p>　　3.2.4加固方案四：嵌套框架涵處理31</p><p>　　3.3方案比選結(jié)果33</p><p>　　第4章 框架涵截面尺寸擬定

13、33</p><p>　　4.1 涵節(jié)結(jié)構(gòu)尺寸之擬定33</p><p>　　第5章 框架涵內(nèi)力計算34</p><p>　　5.1外力計算35</p><p>　　5.2 內(nèi)力計算36</p><p>　　5.2.1 角點彎矩及各邊軸力計算36</p><p>　　5.2.2

14、控制設(shè)計截面的彎矩計算38</p><p>　　5.2.3框架涵在荷載作用下的彎矩圖41</p><p>　　第6章 后加固框架涵檢算42</p><p>　　6.1鋼筋的構(gòu)造要求檢算42</p><p>　　6.2各控制截面抗彎承載力的檢算42</p><p>　　6.3 框架涵的內(nèi)力及抗力包絡(luò)圖49&l

15、t;/p><p><b>　　緒論</b></p><p>　　1、選題的范圍、目的、意義、國內(nèi)外對本課題涉及問題的研究現(xiàn)狀及具體加固方法</p><p><b>　　1、研究的范圍：</b></p><p>　　寶中線鐵路蓋板涵病害整治與加固設(shè)計</p><p><b&g

16、t;　　2、選題的目的：</b></p><p>　　對既有鐵路蓋板涵涵洞進行承載力檢算，看其在現(xiàn)有鐵路運輸荷載作用下承載力滿足與否。針對檢算時蓋板出現(xiàn)的問題，擬定相應(yīng)的加固設(shè)計方案，力求使涵洞整體達到安全運營下的承載力要求。</p><p><b>　　3、選題的意義：</b></p><p>　　通過大量的查閱文獻資料，對鐵路蓋

17、板涵的構(gòu)造要求及承載特點等有了詳細的了解，查閱和掌握規(guī)范并依據(jù)規(guī)范對現(xiàn)役涵洞進行力學(xué)性能檢算，及有針對性地對涵洞病害擬定加固修復(fù)方案和加固設(shè)計。提高對涵洞計算理論的理解并熟練運用。提高繪圖和識圖能力，提高對規(guī)范的熟悉成度和搜索、獲取、運用資料的能力。</p><p>　　4、國內(nèi)外對本課題涉及問題的研究現(xiàn)狀：</p><p>　　從目前的通行情況看，既有蓋板涵不能完全適應(yīng)重載的需要，長期運

18、營將會使蓋板涵結(jié)構(gòu)的損傷加劇甚至?xí)霈F(xiàn)疲勞破壞，進而影響重載列車的運行安全。蓋板涵結(jié)構(gòu)受力明顯增大，裂縫增多，掉塊范圍大、保護層厚度不</p><p>　　足，有鋼筋裸漏并且有的位置發(fā)生變化、鋼筋銹蝕、 邊墻漿砌片石勾縫脫落、砂漿變酥等病害。</p><p><b>　　5、具體加固方法：</b></p><p>　　頂進框架涵加固、體外預(yù)應(yīng)力

19、加固既有鋼筋混凝土蓋板、嵌套框架涵處理。</p><p>　　加固后的蓋板涵應(yīng)達到的技術(shù)要求</p><p>　　使加固后的涵洞的強度、剛度能滿足現(xiàn)在及未來列車的安全運營，并且使其使用壽命得到延長。</p><p>　　第1章 基本設(shè)計資料及要求</p><p><b>　　1.1工程概況</b></p>

20、<p>　　寶中線全長511km，共有蓋板涵洞1000多座。按照《中華人民共和國鐵道部通用圖鋼筋混凝土、混凝土及石蓋板箱梁》，肆橋5009進行設(shè)計，設(shè)計列車豎向靜活載采用中華人民共和國鐵路標準，即 “中—活載”。所有涵洞為M10漿砌片石涵臺，涵臺上端C15混凝土頂帽，C20鋼筋混凝土蓋板。</p><p>　　線路情況：該涵為單線涵洞,與線路斜交。</p><p>　　荷載：該橋

21、設(shè)計荷載采用中—活載。</p><p>　　地質(zhì)情況：土質(zhì)為黃土質(zhì)粘性土，基本承載力為150kPa。</p><p>　　寶中線在運量不斷增加的情況下，年運輸量近期為1200萬噸， 中期為1800萬噸，擴能后單線可達2500萬噸。特別是蓋板涵，存在著不同程度的病害。從目前的通行情況看，既有蓋板涵不能完全適應(yīng)重載的需要，長期運營將會使蓋板涵結(jié)構(gòu)的損傷加劇甚至?xí)霈F(xiàn)疲勞破壞，進而影響重載列車的

22、運行安全。蓋板涵結(jié)構(gòu)受力明顯增大，裂縫增多，掉塊范圍大、保護層厚度不足，有裸露鋼筋并且有的位置發(fā)生變化、鋼筋銹蝕、 邊墻漿砌片石勾縫脫落、砂漿變酥等病害。</p><p>　　寶中線蓋板涵經(jīng)多年運營，存在著不同程度的病害：</p><p>　　（1）防水層失效，蓋板、涵臺頂帽等部位出現(xiàn)滲水見圖1.1和圖1.2。</p><p>　　圖1.1蓋板局部滲水

23、 圖1.2蓋板接縫滲水嚴重</p><p>　　（2）涵臺或涵身下沉，造成局部或整體裂縫見圖1.3。</p><p>　　圖1.3蓋板涵開裂 圖1.4蓋板底部露筋、銹蝕</p><p>　?。?）蓋板保護層脫落，出現(xiàn)露筋見圖 1.4。</p><p>　?。?）涵臺漏漿、滲水，接縫處膨脹，填縫砂漿風(fēng)化，脫落見圖1.5

24、。</p><p>　　圖1.5邊墻勾縫砂漿風(fēng)化、脫落 圖1.6蓋板底部大面積蜂窩麻面</p><p>　?。?）蓋板、涵身、涵臺頂出現(xiàn)蜂窩、麻面和掉塊等現(xiàn)象見圖1.6。</p><p>　　（6）翼墻、涵臺頂帽、蓋板出現(xiàn)不同裂縫，裂縫寬度從 0.1mm～2mm，嚴重影響蓋板涵結(jié)構(gòu)的整體性、耐久性和安全性，是蓋板涵繼續(xù)劣化的重要原因。</p>&l

25、t;p>　　寶中線K279+848上、下行為1—3.0m鋼筋混凝土蓋板涵，全長7m,蓋板涵是蓋板箱形涵洞的簡稱，其結(jié)構(gòu)主體由基礎(chǔ)、涵臺和蓋板組成，蓋板多用鋼筋混凝土制作，涵臺一般由漿砌片石加混凝土帽石組成。蓋板涵因其涵臺等所用材料便于就地取材，蓋板可以預(yù)制，投資低，施工工期短等優(yōu)點，曾在鐵路建設(shè)中被廣泛采用。但是，隨著鐵路運輸向提速和重載方向發(fā)展，既有蓋板涵陸續(xù)出現(xiàn)了值得引起重視的問題。本涵原混凝土質(zhì)量很差，部分混凝土已發(fā)紅，并大

26、面積剝落，滲水嚴重，鋼筋銹蝕嚴重，造成承載力下降，隨時有坍塌的可能。需對涵洞進行及時加固。</p><p><b>　　1.2設(shè)計依據(jù)：</b></p><p>　　1.《鐵路橋涵設(shè)計基本規(guī)范》（TB10002.1—2005）</p><p>　　2.《鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（TB10002.3—2005）</p&

27、gt;<p>　　3.《鐵路橋涵混凝土和砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（TB10002.4—2005）</p><p>　　4.《鐵路橋涵地基和基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（TB10002.5—2005）</p><p>　　5.《鐵路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（TB10012—2001）</p><p>　　6.《鐵路工程水文勘察設(shè)計規(guī)范》（TB10017—99）</p>

28、<p>　　7.《鐵路工程抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50111—2006）</p><p>　　8.《鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計暫行規(guī)定》（鐵建設(shè)[2005]157號）</p><p>　　1.3相關(guān)技術(shù)標準及參數(shù)：</p><p>　　1、既有橋涵用途：排洪。</p><p><b>　　2、氣象氣候條件：</b>

29、;</p><p>　　1）、氣溫：極端最高氣溫39.3℃，極端最低氣溫—30℃，全年平均氣溫5—7℃。</p><p>　　2）、降雨量：降雨量集中在七八九月份，降雨量平均527.7mm，全年無霜期152天。</p><p>　　3）、蒸發(fā)量：年最大蒸發(fā)量2000mm.年平均蒸發(fā)量1625mm。</p><p>　　4）、最大凍土深度：1.

30、14m。</p><p>　　5)、風(fēng)向：西南方為主。</p><p><b>　　1.4建筑材料</b></p><p><b>　　1、普通鋼筋</b></p><p>　　主筋采用HRB335鋼筋，箍筋和構(gòu)造筋采用HPB235鋼筋，其技術(shù)標準應(yīng)分別符合國家標準規(guī)范。</p>&l

31、t;p>　　2、框架為C35抗硫混凝土</p><p>　　因為原蓋板由于混凝土質(zhì)量差造成結(jié)構(gòu)病害，所以再后加固過程中應(yīng)選用量較好的水泥沙石等材料。細骨料采用10~30mm連續(xù)級配中沙，以減少混凝土收縮徐變，中砂和碎石應(yīng)水洗，以保證碎石中的含沙量控制在1%以內(nèi)，中砂中的含沙量控制在2%以內(nèi)?；炷翍?yīng)根據(jù)強度等級、耐久性等設(shè)計要求和原材料品質(zhì)以及施工工藝等進行配合比設(shè)計。配合比選定實驗應(yīng)提前進行，留足時間進行

32、配合比調(diào)整。當混凝土所用的原材料、施工工藝及環(huán)境等發(fā)生變化時，必須重新選定配合比。</p><p>　　既有蓋板涵承載力評估</p><p>　　2.1既有蓋板涵病害</p><p>　　2.1.1 活載分布問題</p><p>　　在蓋板涵理論計算中，假定活載橫向均布于軌底平面并沿 2∶1 的路基邊坡線向外擴散。見圖2.1。</p&g

33、t;<p>　　圖2.1蓋板涵活載分布圖</p><p><b>　　豎向： ；</b></p><p><b>　　水平：。</b></p><p>　　式中 ——側(cè)壓系數(shù)；</p><p>　　——軌底至蓋板頂高度。</p><p>　　在既有線實際運營中

34、，對于填方高度小的地方，經(jīng)過一段時間的運營之后，由于道床變化、涵臺兩側(cè)路基下沉等原因?qū)е碌来舶褰Y(jié)速度越來越快, 這種道床的“硬化”及其不均勻性, 造成了道床傳遞給蓋板的活載的不均勻性以及列車沖擊作用的加大，導(dǎo)致活載傳遞到蓋板上的力的橫向分布嚴重不均，極易造成防水層、蓋板及涵臺的破壞。這說明在填方厚度較小處,，蓋板涵在實際運營中的受力情況與理論計算模型嚴重不符。</p><p>　　2.1.2　撓度問題</p

35、><p>　　在設(shè)計蓋板時不考慮撓度問題，而實際運營中對于填方高度小者，因受力集中等原因，蓋板常產(chǎn)生一定的撓度。當涵頂防水層損壞而導(dǎo)致帽石頂有滲水時，蓋板的變形極易導(dǎo)致邊墻帽石被壓壞。隨著既有線提速及重載的發(fā)展，對填方厚度較小的蓋板涵，蓋板的撓度問題已不容忽視。</p><p>　　2.1.3 蓋板保護層及帽石問題</p><p>　　蓋板保護層設(shè)計厚度較小，加之蓋板

36、的受力不均勻，容易引起蓋板底部混凝土保護層開裂甚至脫落，從而導(dǎo)致鋼筋銹蝕、蓋板承載能力降低，甚至造成蓋板失效報廢。</p><p>　　邊墻帽石由于沒有配筋而不能承受剪力，邊墻砌石松動極易導(dǎo)致帽石變形、斷裂。</p><p>　　2.1.4　地基問題</p><p>　　地基的不均勻沉陷易引起蓋板涵嚴重變形，出現(xiàn)基礎(chǔ)斷裂、邊墻裂損變形、砌石松動、帽石變形斷裂、蓋板不

37、平、防水層破壞。在膠濟復(fù)線工程中，東風(fēng)地區(qū)的多座蓋板涵在竣工后不久，因地基沉陷而出現(xiàn)嚴重病害，不得不投入大量資金進行大修加固。雖然蓋板涵對地基承載力的要求比拱涵低些，但是一旦地基沉陷，容易引起蓋板涵整體破壞。</p><p>　　2.1.5　兩側(cè)路基下沉問題</p><p>　　對填方厚度較小的涵洞，如兩側(cè)路基及道床產(chǎn)生下沉，易在涵洞處形成“駝峰”，行車對蓋板涵形成更大的沖擊，其受力更為不

38、利。而且由于道床易粉化、板結(jié)，填方厚度會逐漸變小，形成惡性循環(huán)。</p><p>　　2.1.6 蓋板保護層問題</p><p>　　荷載作用是混凝土蓋板產(chǎn)生裂縫、脫落、掉塊的重要原因之一?；炷辽w板結(jié)構(gòu)在荷載作用的反復(fù)沖擊下，不斷產(chǎn)生變形，隨著時間的推移發(fā)展，鋼筋和混凝土可能會產(chǎn)生疲勞破壞。蓋板結(jié)構(gòu)局部可能因受拉壓作用的影響出現(xiàn)而開裂，造成層離、脫落、掉塊等病害?；炷帘Ｗo層的好壞直接

39、關(guān)系到蓋板結(jié)構(gòu)的耐久性、可靠性和使用壽命。</p><p>　　蓋板保護層設(shè)計厚度較小，加之蓋板的受力不均勻，容易引起蓋板底部混凝土保護層開裂甚至剝落，從而造成鋼筋銹蝕、蓋板承載力下降，甚至造成蓋板毀壞。</p><p>　　2.2針對目前狀況原因分析</p><p>　　2.2.1 涵上軌道結(jié)構(gòu)的變化</p><p>　　除設(shè)計等方面的缺

40、陷外, 軌道結(jié)構(gòu)的不斷變化也是導(dǎo)致蓋板涵發(fā)生病害的一個重要原因:①軌道重型化是導(dǎo)致蓋板涵受力惡化的一個重要原因。如將原有的50kg/m軌、木枕更換為60kg/m軌和混凝土枕等,不僅加大了恒載, 而且更重要的是進一步減小了軌底至涵頂?shù)母叨燃暗来埠穸? 從而減小了活載橫向分布范圍, 加大了列車對蓋板涵的沖擊作用;②受行車密度加大等因素的影響, 道床板結(jié)速度越來越快, 這種道床的“硬化”及其不均勻性, 導(dǎo)致了道床傳遞給蓋板的活載的不均勻性以及

41、列車沖擊作用的加大。</p><p>　　2.2.2　既有線提速、重載化發(fā)展帶來的影響</p><p>　　既有線客車提速、貨運重載化對軌道、路基和橋涵的加速破壞是顯而易見的。除軌道部件的破損外, 鋼軌表面不平順(波形磨耗等)及線路下沉日趨嚴重。線路嚴重下沉主要是道床發(fā)生沉陷變形及路基病害造成基床塌陷。日本鐵路的研究資料表明, 道床破壞與通過總重成線性關(guān)系, 而路基破壞則與通過總重的2～4

42、次方成正比。道床及其兩側(cè)路基的嚴重破壞必然影響下面的蓋板涵。大量的研究試驗結(jié)果表明, 列車提速加大了輪軌振動頻率及輪軌作用力, 使道碴之間的摩阻力下降, 容易造成石碴“溜坍”, 線路變形加劇, 軌道狀況惡化, 而軌道狀況的惡化導(dǎo)致了蓋板受力狀況的惡化, 從而加劇了對涵洞結(jié)構(gòu)的整體破壞。</p><p>　　2.2.3　蓋板疲勞和荷載的影響</p><p>　　鋼筋混凝土板疲勞失效形態(tài)取決于

43、鋼筋配筋率。當配筋率在一定數(shù)值以下時，疲勞受鋼筋控制，破壞為彎矩正截面開裂；當配筋率在一定數(shù)值以上時，為混凝土斜截面和局部壓碎疲勞破壞。蓋板涵洞的蓋板配筋率普遍偏大，破壞方式同后。蓋板涵洞每通過一節(jié)車廂發(fā)生2次疲勞循環(huán)，底板鋼筋應(yīng)力較大，通過一列重載列車產(chǎn)生的疲勞循環(huán)提高了1倍。隨著列車速度和軸重的提高，輪軌關(guān)系引發(fā)的軌道噪聲增大。荷載作用是混凝土蓋板產(chǎn)生裂縫、脫落、掉塊的重要原因之一?；炷辽w板結(jié)構(gòu)在荷載作用的反復(fù)沖擊下，不斷產(chǎn)生變形

44、，隨著時間的推移發(fā)展，鋼筋和混凝土可能會產(chǎn)生疲勞破壞。蓋板結(jié)構(gòu)局部可能因受拉壓作用的影響出現(xiàn)而開裂，造成層離、脫落、掉塊等病害。荷載作用是蓋板涵狀態(tài)評估及加固技術(shù)研究的重點，直接關(guān)系到蓋板結(jié)構(gòu)的耐久性、可靠性和使用壽命。</p><p>　　2.2.4 涵洞墻身劣化的影響</p><p>　　蓋板涵洞墻身為M10漿砌片石，上端為C15混凝土頂帽。其設(shè)計標準不高，但施工質(zhì)量存在一些問題，例

45、如施工過程中立模是否標準，振搗是否密實，早期受凍使構(gòu)件表面出現(xiàn)裂紋、局部剝落，拆模過早混凝土強度不足使構(gòu)件產(chǎn)生裂縫，施工質(zhì)量控制差導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開裂，施工時間是否合理等。這些問題對墻身頂帽混凝土后期是否產(chǎn)生裂縫、蜂窩麻面、脫落等病害有直接關(guān)系。另外，砌石墻身勾縫質(zhì)量差，空響/斷道較多。涵身劣化嚴重導(dǎo)致涵洞整體強度和耐久性下降。荷載作用是混凝土蓋板產(chǎn)生裂縫、脫落、掉塊的重要原因之一?；炷辽w板結(jié)構(gòu)在荷載作用的反復(fù)沖擊下，不斷產(chǎn)生變形，隨時間發(fā)展

46、鋼筋和混凝土可能會產(chǎn)生疲勞破壞。蓋板結(jié)構(gòu)局部可能因拉壓作用的影響而開裂，造成層離、脫落、掉塊等病害。荷載作用是蓋板涵狀態(tài)評估及加固技術(shù)研究的重點之一，其影響直接關(guān)系著蓋板結(jié)構(gòu)的耐久性、可靠性和使用壽命。</p><p>　　2.3.既有蓋板承載力計算（一）</p><p><b>　　2.3.1荷載計算</b></p><p>　　既有蓋板涵成

47、階梯形，蓋板頂面至鋼軌底面之間的距離為。道碴厚度取60cm。既有蓋板涵立面圖如圖2.2所示。</p><p>　　既有蓋板涵立面圖2.2(單位：標改為m其他為cm)</p><p><b>　　由圖知：</b></p><p>　　豎向恒載（頂板自重及涵頂填土壓力）</p><p><b>　　活載計算<

48、/b></p><p>　　又由于Ｈ>1,所以不需要考慮沖擊力。</p><p><b>　　活載與恒載之和：</b></p><p><b>　　2.3.2內(nèi)力計算</b></p><p>　　跨中處彎矩如圖2.3：</p><p>　　圖2.3(單位：厚度為c

49、m)</p><p><b>　　處彎矩如圖2.4：</b></p><p>　　圖2.4(單位：厚度為cm)</p><p><b>　　處彎矩如圖2.5：</b></p><p>　　圖2.5(單位：厚度為cm)</p><p><b>　　支承處剪力計算：&l

50、t;/b></p><p>　　跨中剪力（按半孔有活載計算）如圖2.6</p><p><b>　　解得：</b></p><p>　　圖2.6(單位：厚度為cm)</p><p>　　2.3.3既有蓋板鋼筋布置情況簡介</p><p>　　既有蓋板所用混凝土標號為200號，鋼筋為A3鋼筋。

51、在計算中混凝土可按C20混凝土來計算，鋼筋須按Q235級鋼筋來計算。既有蓋板涵配筋情況如下圖：</p><p>　　2.3.4對既有結(jié)構(gòu)進行承載力驗算</p><p>　　由于既有蓋板鋼筋銹蝕嚴重，所以在計算過程中將Φ20鋼筋直徑減少2mm（面積比的19％）,即受力鋼筋直徑變?yōu)棣?8,底面受力鋼筋為12根Φ18的鋼筋。</p><p><b>　　受力主筋

52、的拉應(yīng)力</b></p><p><b>　　混凝土壓應(yīng)力</b></p><p>　　跨中截面混凝土剪應(yīng)力</p><p><b>　　裂縫寬度檢算:</b></p><p><b>　　恒載作用下的彎矩：</b></p><p><

53、b>　　活載作用下的彎矩：</b></p><p><b>　　撓度檢算：</b></p><p>　　其中I為不計受拉區(qū)混凝土的換算截面的慣性矩。</p><p>　　換算截面的受壓區(qū)高度： </p><p><b>　　換算系數(shù)： </b></p><

54、;p><b>　　代入數(shù)據(jù)得： </b></p><p>　　所以既有蓋板的承載力不足，需要對其進行加固。</p><p>　　第3章 加固方案比選及框架涵截面尺寸擬定</p><p>　　3.1 加固方案選取的原則</p><p>　　為保證寶中線在年運量2千多萬噸條件下能夠安全運營，需要對既有蓋板涵進行全面的調(diào)

55、查、并對蓋板涵進行受力分析、檢測以及疲勞試驗，在此基礎(chǔ)上對蓋板涵的使用狀態(tài)進行評估，對于病害較為嚴重不能滿足線路正常運營要求的蓋板涵，采用加固措施以不影響列車的正常運營和涵洞的泄洪能力及人車通行能力為前提。最后通過有選擇性地對部分蓋板涵實施加固，確定合理的既有蓋板涵的加固方案及技術(shù)措施，從而保證蓋板涵在重載列車安全運營的前提下達到其設(shè)計的使用年限。</p><p>　　3.2加固方案的方案比選</p>

56、<p>　　3.2.1加固方案一：更換既有鋼筋混凝土蓋板</p><p>　　將承載力降低、裂損嚴重的普通鋼筋混凝土蓋板用新預(yù)制的質(zhì)量可靠的鋼筋混凝土蓋板更換，它具有質(zhì)量容易保證、施工方便、不額外占用涵下凈空、不影響涵內(nèi)過水能力的特點，可顯著提高結(jié)構(gòu)承載力。但對運輸繁忙的鐵路線干擾很大，需要中斷交通。</p><p>　　3.2.2加固方案二：頂進框架涵加固</p>

57、;<p>　　頂進框架涵加固法是指，在出口或入口設(shè)立預(yù)制廠，預(yù)制框架涵節(jié)段，并在涵洞軸線后方設(shè)立反力裝置，用千斤頂逐段頂進。頂進橋涵適用于運輸繁忙的營業(yè)線上，他在保證列車安全運行的條件下，以最快的速度將涵洞頂進原有蓋板涵中，設(shè)計時按結(jié)構(gòu)形式，尺寸，施工場地，工程地質(zhì)等情況進行工藝選擇。</p><p>　　頂進涵洞除應(yīng)進行正常的荷載組合計算外，還應(yīng)檢算頂力作用。并以此作為設(shè)計后背和頂進設(shè)施的依據(jù)。設(shè)

58、計時還應(yīng)滿足頂進過程中承受列車荷載的安全要求。分段頂進涵洞，其分段部位應(yīng)預(yù)留支頂位置，并要求接縫處密不滲水。</p><p>　　本涵洞頂進施工預(yù)制涵節(jié)段長度為3m和4m。</p><p>　　3.2.3加固方案四：嵌套框架涵加固處理</p><p>　　針對蓋板強度下降，砌石邊墻裂損、失穩(wěn)的現(xiàn)狀，采用“□”形鋼筋混凝土框構(gòu)和鋼筋混凝土“門”形剛構(gòu)方法進行加固處理，

59、具有施工不影響行車、不需要點慢行或封閉線路的特點，特別適用于運輸繁忙的鐵路線。施工時在既有邊墻布置梅花式釬釘，現(xiàn)澆鋼筋骨架聯(lián)結(jié)，保證與既有構(gòu)筑物的整體性。加固后凈高能夠滿足既有通行條件下，優(yōu)先選用“□”形鋼筋混凝土框構(gòu)加固；凈高不富裕條件下，應(yīng)選擇鋼筋混凝土“門”形剛構(gòu)加固。灌注混凝土應(yīng)按0.8～1.0m從中間向兩邊逐步灌注，待頂板混凝土終凝后，填搗半干硬性砂漿，使現(xiàn)澆頂板與既有蓋板底保持密實。采用半干硬性砂漿填搗具有一定的塌落度，不能

60、保證套拱頂部與既有板底的密實性，既有蓋板在動載作用下仍有撓度問題。所以要適當控制并盡量減小框架涵頂部與原蓋板之間的距離，如果新舊蓋板涵間距過大，新蓋板涵難以發(fā)揮作用，原蓋板涵運營存在不安全隱患。該方法具有施工中不影響行車，不需要點慢行或封閉的特點，特別實用于運輸繁忙的寶中線。本涵進行嵌套框架涵處理示意圖如下圖3.1和3.2所示：</p><p>　　經(jīng)套拱處理后立面圖3.1（單位：cm）</p>&

61、lt;p>　　經(jīng)套拱處理后剖面圖3.2（單位：cm）</p><p>　　在本涵加固中，為盡量使加固后涵洞底部標高與原標高一致，不影響涵洞入口處排洪，使流水能夠順利流出，選擇在原基礎(chǔ)上向下挖深度為框構(gòu)涵底板厚度，然后在此基礎(chǔ)上施工。為方便框構(gòu)涵頂板現(xiàn)澆施工，在既有蓋板與框構(gòu)頂板頂部之間預(yù)留20cm施工間隙?；炷两K凝后，填搗半干硬性砂漿，盡量使現(xiàn)澆頂板同既有蓋板底保持密實。存在缺陷：雖然采用半干硬性砂漿填搗

62、，但仍具有一定的塌落度，致使嵌套框架涵頂部同既有板底的密實性不能很好保證，既有蓋板仍存在在動載作用下的撓度問題，因此，再通過頂板預(yù)留注漿孔用雙硬快干水泥灌漿料灌漿。</p><p><b>　　3.3方案比選結(jié)果</b></p><p>　　對于以上三種方案，從結(jié)構(gòu)受力角度分析，采用嵌套框架涵加固的框架涵和頂推法施工的框架涵受力最為合理，所以可以減小框架的壁厚，有利于

63、涵洞的凈空和排洪需要。但從頂推法施工需要預(yù)制廠地，與嵌套框架涵加固比較起來施工復(fù)雜，需要機具設(shè)備較多，造價大，所以經(jīng)比較最終確定采用嵌套框架涵加固方法加固。</p><p>　　3.4涵節(jié)結(jié)構(gòu)尺寸擬定</p><p>　　1.涵洞凈高H根據(jù)滿足排洪、灌溉和人畜交通的需要，決定涵洞凈高。</p><p>　　2.矩涵底板、邊墻尺寸的合理比例按混凝土和鋼筋用量同時能充分

64、發(fā)揮材料作用及便于施工為原則，經(jīng)過計算比較而定。</p><p>　　3.為加強矩涵涵節(jié)角隅截面、減少應(yīng)力集中，在角隅處增設(shè)正三角形梗肋、梗肋尺寸是控制邊墻截面和配筋的主要因素，應(yīng)經(jīng)過計算比較而定，同時應(yīng)避免流水過多地影響水流。本涵擬定的截面尺寸如下圖3.3所示：</p><p>　　圖3.3（單位：cm）</p><p>　　第4章 框架涵內(nèi)力計算</p&g

65、t;<p><b>　　4.1外力計算</b></p><p>　　在進行填土高度計算時，由于本涵洞為階梯形，不等高布置，所以在涵洞上的填土高度會有差異，為了獲得最不利的荷載組合，在進行豎向荷載計算時采用最大的H1，在進行豎向荷載計算時采用最小的H2，由原圖高程線及本圖已知圖紙資料，還有加固方案得原蓋板厚38cm,道碴厚度60cm，框架涵的頂部還有20cm厚的混凝土填充。加固后

66、涵洞的立面圖如圖4.1所示</p><p>　　圖4.1（單位cm） </p><p><b>　　豎向荷載：</b></p><p>　　豎向活載：（由于H>1m,所以不計沖擊力）</p><p>　　恒載及活載作用合計：</p><p><b>　　外力如圖4.2</

67、b></p><p>　　圖4.2（單位：cm）</p><p><b>　　4.2 內(nèi)力計算</b></p><p>　　4.2.1 角點彎矩及各邊軸力計算</p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)：</b></p><p>　?。ㄓ捎诳蚣芎淖灾貜纳贤率侵饾u增加的，

68、所以框架涵兩個邊墻的軸力也是從上往下逐漸增加的，其中及表示AB和CD邊墻下端的軸力，和表示AB和CD邊墻上端的軸力）。</p><p>　　4.2.2 控制設(shè)計截面的彎矩計算</p><p><b>　　截面圖如圖4.3</b></p><p><b>　　圖4.3</b></p><p>　　1

69、.1—1為底板AD可能產(chǎn)生最大正彎矩的位置，是決定底板截面尺寸及內(nèi)側(cè)鋼筋的依據(jù)。</p><p>　　計算圖式如圖4.4所示：</p><p>　　底板控制截面彎矩計算圖4.4（單位：cm）</p><p><b>　　列方程：</b></p><p>　　................................

70、.....（1）</p><p><b>　　即：</b></p><p><b>　　將數(shù)據(jù)代入即：</b></p><p>　　所以當x=1.375跨中處彎矩的絕對值最大，代入（1）得：</p><p>　　2.2-2截面為底板AD梗肋起點可能產(chǎn)生較大正彎矩，是決定梗肋起點截面內(nèi)側(cè)鋼筋和主拉力的

71、依據(jù)。該截面彎矩的計算只需令底板截面彎矩計算圖中的x等于2.375m代入（1）即得：</p><p>　　3.3—3截面為頂板BC可能產(chǎn)生最大正彎矩的位置，是決定頂板截面尺寸及其鋼筋的依據(jù)。</p><p>　　計算圖式如圖4.5所示：</p><p>　　頂板彎矩計算圖4.5（單位：cm）</p><p>　　通過對x截面取矩，可列方程：&

72、lt;/p><p>　　........................................（2）</p><p>　　所以當取得的最大值代入（2）得：</p><p><b>　　即:</b></p><p>　　4.對4-4截面進行彎矩計算：</p><p>　　在對4-4截面進行彎矩

73、計算時只需令頂板彎矩計算圖中的x=2.125m</p><p><b>　　代入（2）可得：</b></p><p>　　5.5-5截面為邊墻AB可能產(chǎn)生最大正彎矩的位置，是決定內(nèi)側(cè)鋼筋或外側(cè)鋼筋的依據(jù)</p><p>　　計算圖式如圖4.6所示：</p><p>　　邊墻彎矩計算圖4.6（單位：cm）</p>

74、;<p>　　對x截面取矩列方程：</p><p>　　...........................................（3） </p><p>　　求5-5截面的內(nèi)力，只需令x=0.40m代入（3）即可</p><p>　　6.6

75、-6截面的彎矩</p><p>　　要求6-6截面的彎矩只需令邊墻彎矩計算圖中的x=1.65m，并將其代入（3）式中得：</p><p>　　7.7-7截面彎矩計算</p><p>　　要求7-7截面的彎矩只需令邊墻彎矩計算圖中的x=2.9m，并將其代入（3）式中得：</p><p>　　4.2.3框架涵在荷載作用下的彎矩圖</p>

76、;<p>　　框架涵的彎矩如圖4.7</p><p><b>　　圖4.7(單位：)</b></p><p>　　第6章 截面配筋及檢算</p><p><b>　　6.1鋼筋構(gòu)造要求</b></p><p>　　受力鋼筋直徑為Φ18涵節(jié)各間距在不同外力作用下，均可能產(chǎn)生正負彎矩，故

77、每米長的涵節(jié)，除在內(nèi)外側(cè)通常采用6根直徑小于10mm的鋼筋外，還根據(jù)不同彎矩按實際需要選擇主鋼筋直徑和數(shù)量，并驗算混凝土及鋼筋應(yīng)力，是設(shè)計接近材料容許應(yīng)力。鋼筋的錨固長度及最小彎矩半徑均符合《橋規(guī)》規(guī)定。</p><p>　　箍筋的間距不超過縱筋直徑的15倍也不大于構(gòu)件截面的最小尺寸。為爭取截面的有效高度，保護層按5cm設(shè)計，箍筋直徑采用8cm。</p><p><b>　　6.

78、2應(yīng)力檢算</b></p><p>　?。?）1-1截面進行檢算</p><p>　?、儆嬎慊炷良颁摻顟?yīng)力</p><p><b>　　已知：</b></p><p>　　軸向力N的作用點至截面中心軸的距離</p><p>　　軸向力N的作用點至截面受壓邊緣的距離</p>

79、<p>　　軸向力N的作用點至受壓鋼筋中心的距離</p><p>　　軸向力N的作用點至受拉鋼筋中心的距離</p><p>　　設(shè)中性軸至受壓邊緣的距離為x</p><p>　　中性軸至軸向力N的距離</p><p><b>　　選用受拉區(qū)鋼筋 </b></p><p><b

80、>　　選用受壓區(qū)鋼筋 </b></p><p>　　又由于涵頂至軌底填土高度大于0.99m，所以n采用10</p><p><b>　　則：</b></p><p><b>　　簡化得：</b></p><p>　　解得： 因此 </p><p>

81、;<b>　　混凝土壓應(yīng)力</b></p><p><b>　　鋼筋拉應(yīng)力</b></p><p><b>　?、诹芽p寬度檢算</b></p><p>　　為計算裂縫寬度將計算彎矩分成活載，恒載及附加力三部分并分別令為：。</p><p>　　由抗彎承載力驗算中可得對1-1截面

82、。</p><p>　　恒載作用下： K=2.07 N=15.56</p><p><b>　　恒載作用下</b></p><p><b>　　填土豎向壓力系數(shù)</b></p><p><b>　　則 </b></p><p><

83、b>　　裂縫寬度計算：</b></p><p>　　其中，為鋼筋表面形狀影響系數(shù)，由于所用鋼筋為螺紋鋼筋，所以</p><p>　　為荷載特征影響系數(shù)，按下式計算：</p><p><b>　　螺紋鋼筋 </b></p><p>　　受力鋼筋直徑 彈性模量 </p><p

84、>　　γ為中性軸至受拉邊緣的距離與中性軸至受拉鋼筋中心的距離之比。對板可取1.2。</p><p><b>　　其中 </b></p><p><b>　　將數(shù)據(jù)代入得：</b></p><p>　　即裂縫寬度滿足要求。</p><p>　　所以1-1截面驗算滿足要求。</p>

85、<p>　　2、對2-2截面進行撿算</p><p>　?、儆嬎慊炷僚c鋼筋應(yīng)：</p><p><b>　　選用受拉區(qū)鋼筋：</b></p><p><b>　　受壓區(qū)鋼筋：</b></p><p><b>　　則：</b></p><p>

86、<b>　　簡化得:</b></p><p><b>　　解得：</b></p><p><b>　　混凝土壓應(yīng)力：</b></p><p><b>　　鋼筋拉應(yīng)力</b></p><p><b>　　計算主拉應(yīng)力</b></p

87、><p><b>　　剪力 </b></p><p><b>　　換算截面積：</b></p><p>　　換算截面積的重心至混凝土受壓區(qū)邊緣的距離</p><p>　　換算面積（不計混凝土受拉區(qū)）對換算截面重心軸的面積矩</p><p>　　換算截面對換算截面重心軸的慣性矩:

88、</p><p>　　換算截面重心軸以上部分對換算截面重心軸的面積矩：</p><p>　　中性軸上的剪應(yīng)力（即主拉應(yīng)力）：</p><p>　　檢驗截面重心軸上的剪應(yīng)力：</p><p>　　換算截面重心軸上的主拉應(yīng)力：</p><p><b>　　其中</b></p><p

89、><b>　　所以主拉應(yīng)力采用 </b></p><p>　　所以只需要按構(gòu)造要求配置箍筋和斜筋。</p><p><b>　　③裂縫寬度驗算</b></p><p>　　對3-3截面進行檢算</p><p><b>　　已知: </b></p>&

90、lt;p>　　①計算混凝土及鋼筋應(yīng)力</p><p>　　選用受拉區(qū)鋼筋為 </p><p>　　選用受壓區(qū)鋼筋為 </p><p>　　中性軸至受壓邊緣的距離為</p><p>　　中性軸至軸向力的距離 則：</p><p><b>　　簡化得： </b></p>

91、<p><b>　　解得：</b></p><p><b>　　混凝土壓應(yīng)力計算：</b></p><p><b>　　鋼筋拉應(yīng)力：</b></p><p><b>　　裂縫寬度檢算;</b></p><p><b>　　撓度檢算&

92、lt;/b></p><p><b>　　換算系數(shù) </b></p><p>　　換算截面的受壓區(qū)高度為 </p><p>　　不計受拉區(qū)混凝土的換算截面的慣性矩I:</p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)得 </b></p><p>　　對4-4截面進行檢算。<

93、/p><p>　　計算混凝土和鋼筋應(yīng)力.</p><p>　　選用受拉區(qū)鋼筋為 </p><p><b>　　受壓區(qū)鋼筋為 </b></p><p><b>　　則</b></p><p><b>　　化簡得：</b></p><p&

94、gt;<b>　　解得： </b></p><p><b>　　混凝土壓應(yīng)力： </b></p><p><b>　　鋼筋拉應(yīng)力:</b></p><p><b>　　計算主拉應(yīng)力</b></p><p><b>　　剪力：</b>

95、;</p><p><b>　　換算截面面積：</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　換算面積對換算截面重心軸的面積距</p><p>　　換算截面對換算截面重心軸的慣性矩</p><p>　　所以只需按構(gòu)造要求配置抗剪鋼筋。</p>

96、<p><b>　　裂縫寬度計算：</b></p><p>　　對5-5截面進行驗算：</p><p>　　計算混凝土及鋼筋應(yīng)力</p><p>　　已知： </p><p>　　選用受拉鋼筋： </p><p><b>　　化簡得：</b>

97、;</p><p><b>　　解得： </b></p><p><b>　　鋼筋拉應(yīng)力：</b></p><p><b>　　剪力：</b></p><p><b>　　換算截面面積：</b></p><p>　　換算面

98、積對換算截面重心軸的面積距</p><p>　　換算截面對截面重心軸的慣性</p><p><b>　　其中：</b></p><p>　　所以只需按構(gòu)造配置抗剪鋼筋。</p><p><b>　　裂縫寬度檢算：</b></p><p><b>　　6-6截面檢算

99、</b></p><p>　　計算混凝土及鋼筋壓力：</p><p><b>　　已知： </b></p><p>　　選用受拉區(qū)鋼筋為 </p><p><b>　　受壓區(qū)鋼筋為 </b></p><p><b>　　則： </b>

100、</p><p><b>　　化簡得：</b></p><p><b>　　解得： </b></p><p><b>　　混凝土壓應(yīng)力：</b></p><p><b>　　鋼筋拉應(yīng)力</b></p><p><b>

101、　　裂縫寬度驗：</b></p><p><b>　　7-7截面驗算：</b></p><p>　　鋼筋混凝土及鋼筋應(yīng)力</p><p><b>　　已知：</b></p><p>　　選用受拉區(qū)鋼筋為 </p><p><b>　　受壓區(qū)鋼筋為

102、 </b></p><p><b>　　化簡得;</b></p><p><b>　　解得：</b></p><p><b>　　混凝土壓應(yīng)力：</b></p><p><b>　　鋼筋拉應(yīng)力：</b></p><p>

103、<b>　　裂縫寬度計算</b></p><p>　　主拉應(yīng)力計算與5-5截面相同，故不再贅述。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　?、佟惰F路橋涵設(shè)計基本規(guī)范》（TB10002.1—2005）</p><p>　?、凇惰F路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（TB

104、10002.3—2005）</p><p>　　③《鐵路橋涵混凝土和砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（TB10002.4—2005）</p><p>　?、堋惰F路橋涵地基和基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（TB10002.5—2005）</p><p>　　⑤《鐵路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（TB10012—2001）</p><p>　?、蕖惰F路工程水文勘察設(shè)計規(guī)范》（TB100

105、17—99）</p><p>　?、摺惰F路工程抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50111—2006）</p><p>　?、唷惰F路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計暫行規(guī)定》（鐵建設(shè)[2005]157號）</p><p><b>　　答 謝</b></p><p>　　在本次畢業(yè)設(shè)計過程中，感謝我的學(xué)校，給了我學(xué)習(xí)的機會，在學(xué)習(xí)的過程中，王老

106、師和王老師從選題指導(dǎo)，論文框架到細節(jié)修改，都給予了我們以細致的指導(dǎo)，提出了很多寶貴的意見和建議，王老師以其嚴謹求實的治學(xué)態(tài)度，高度的敬業(yè)精神，兢兢業(yè)業(yè)，孜孜以求的工作作風(fēng)和大膽的創(chuàng)新精神對我產(chǎn)生了重要影響。黃老師以其極度的敬業(yè)精神，豐富的工作經(jīng)驗，平易近人，熱情幫助學(xué)生的態(tài)度讓我在平常生活學(xué)習(xí)和本次畢業(yè)設(shè)計中學(xué)到了很多東西。正是在兩位老師的精心指導(dǎo)和大力支持下才完成的。</p><p>　　其次感謝所有四年來教育